Представьте себе некое тело – гирьку, камень или стекло. Мысленно нажмите на него пальцем. Если вы давите достаточно сильно, то тело должно сдвинуться в направлении давления. А если оно сдвинется навстречу ему?

В физических лабораториях подобное случается, но не просто так, а благодаря усилиям экспериментаторов. В данном случае ученые из Университета штата Вашингтон охладили атомы рубидия до температуры чуть выше абсолютного нуля. Из «нормального» вещества получился конденсат Бозе –– Эйнштейна – субстанция, устроенная и живущая по законам квантовой физики. Здесь уместно напомнить, что первое лабораторное «знакомство» с конденсатом связано именно с рубидием: в 1995 году газ из атомов этого вещества удалось охладить до температуры 170 нК, после чего атомы, в соответствии с предсказаниями теории, сконденсировались до наинизшего из возможных квантовых состояний. В нем квантовые эффекты становятся заметными на макроскопическом уровне – с поправкой на то, что речь всюду идет об очень небольших объемах и массах, которые невозможно различить без соответствующей техники.

отрицательная масса

Принцип действия охлаждающего лазера, использованного при создании конденсата. Слишком быстрые (т.е. теплые) частицы отбрасываются, остается нужное.

В нашем случае экспериментаторы поместили полученный конденсат в удерживающее его поле. «Чашечка» имела диаметр около 100 микрон, находившаяся в ней микрокапелька вела себя как обычное вещество с положительной массой.

Затем удерживаемый конденсат был облучен лазерами. При этом частицы, из которых состоял конденсат, поменяли спин и затем, преодолевая энергетический барьер, покинули «чашку». В обратном направлении!

«Как только вы нажимаете на кнопку, он ускоряется обратно, – комментирует Майкл Форбс (Michael Forbes), один из участников эксперимента. – Как будто рубидий отразился от невидимой стены».

Таким образом физикам удалось математически выполнить условие второго закона Ньютона – тело, на которое действует сила, приобретает ускорение в направлении навстречу этой силе, а не в противоположную сторону, как обычно, т. е. ведет себя так, как будто мы имеем дело с отрицательной массой. Правда, сам этот закон в квантовом мире не действует, да и участники эксперимента в своей статье в Physical Review Letters пишут об отрицательной эффективной массе, что, согласитесь, не совсем то же самое.

отрицательная масса

Сатьендра Бозе и Альберт Эйнштейн.

Тем не менее, поставленный опыт и его результаты дают почву для размышлений о мироздании и материи в нем. Физические теории в общем-то не видят ничего невозможного в существовании отрицательных масс и даже пытаются с их помощью объяснить некоторые аспекты видимого мира, в частности события, происходящие в недрах черных дыр или нейтронных звезд.

naked-science

👁 27
comments powered by HyperComments

Оцените статью
Рейтинг: 1Рейтинг: 2Рейтинг: 3Рейтинг: 4Рейтинг: 5 (средняя оценка: 5,00)